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选矿废水的处理与利用

发布日期:2017-04-12  来源:中国选矿技术网  浏览次数:8407
    凡口矿地处广东粤北北江水系的上游,选矿厂日处理能力为4500t,年产铅锌属量达15万t。每年通过污水输送系统输送约1000万m3的选矿废水至离矿12.5km外的尾矿坝。这些选矿废水污浊,浓度高,pH值高,内含多种有机和无机药剂、以及铅、锌、等重金属污染因子。为了使排放的废水达到国家技术废水的排放要求,采用加酸中和、沉淀澄清分离等技术措施,每年的耗资巨大,污水综合输送成本近1元/m3左右。若将选矿废水进行有效的澄清处理,部分或全部代替生产用水,不但可以为企业带来显著的经济效益,还可以实现清洁生产,保护环境,达到改善北江水系的水质目的。
 
    一、凡口铅锌矿选矿废水的来源及特点
 
    (一)选矿废水的来源
 
    凡口选矿废水主要由以下几部分组成:精矿废水、尾矿废水、选矿设备冷却水、工业场地冲洗废水等。通过对选矿生产过程系统的调查,凡口选矿废水水量统计结果见表1。
 
表1  选矿废水水量统计结果
选矿废水分类项目
年排放量/万t
备注
尾矿水
精矿水
锌尾水
6#、9#浓密机溢流
选矿设备废水
场地冲洗及其它排水
合  计
104.94
158.79
239.52
12.83
90.2
148.36
754.64
尾矿排放
可全部回收利用
可全部回收利用
可部分回收利用
可部分回收利用
可部分回收利用
 
                                  
    (二)选矿废水特点
 
    选矿废水含多种有机和无机药剂,残余药剂浓度高,含铅、锌、镉等多种重金属离子和化合物、悬浮物等、pH值高。选矿废水与清水水质分析结果见表2。
 
表2  选矿废水与清水水质分析结果
项目水样
pH值
总碱度/(mg·L1
含量/(mg·L1
CODcr
BOD5
Cl
OH
CO32
HCO3
SO42
可溶性总固体
NO3
清水
选矿废水
7.1
11.56
41.7
190.2
17.7
259.3
7.9
159.3
3.4
243
0
76.5
0
66
91.5
0
96.4
1355
289.3
2712
4.08
1.68
项目水样
含量/(mg·L1
总硬度/(mmol·L1
矿化度/(mg·L1
水色
水温/℃
Pb
Zn
SS
Cu
Fe
Do
S2
清水
选矿废水
0.12
10.095
0.262
0.979
<0.1
79.0
0.003
0.018
0.036
2.206
6.07
4.56
8.27
2.0
19.6
278
2652
24
29
    注:CODcr为重酸盐法测定化学耗氧量;BOD5为5d的化学耗氧量;Do为溶解氧;SS为悬浮物。
   
    二、凡口选矿废水沉降试验研究
 
    本试验研究的废水水样取自选厂现场就地年产的废水,包括地沟污水和锌尾溢流,其pH值均在11.5以上。
 
    试验所用的仪器设备主要有量筒、分析天平(1/1000)、药用天平(1/10)、公斤级电子秤、烘箱、过滤机、秒表、玻璃棒等及样品加工工具等。
 
    试验方法是将一定量的废水水样装在直径为75mm的带有刻度的玻璃量筒中,分别加入不同用量的絮凝剂后均匀搅拌,静置于桌上,观察它的沉降效果。沉降单位固体物料所需要的最大沉降面采用一次沉降试验求算法计算。
 
    本试验选用的6种废水沉降药剂名称及其基本特征见表3。
 
表3  选矿废水沉降选用药剂
序号
名称与型号
离子/分子
外观
制备浓度
主要用途
1
2
3
4
5
6
DPA150絮凝剂
PAM-I絮凝剂
PHP-IV絮凝剂
SH930絮凝剂
3#絮凝剂
氯化
阳离子
非离子
阴离子
阴离子
非离子
FeCl3
细粒状、白色
细粒状、白色
细粒状、白色
细粒状、白色
细粒状、白色
块状、微黄色
1‰
1‰
1‰
1‰
1‰
10‰
 
絮凝
沉降
澄清
 
 
                                    
    通过表3中各种沉降药剂在不同用量作用下的沉降试验的研究,可以得到上述6种絮凝剂对凡口选矿废水的沉降曲线,沉降曲线见图1~5。
 
图1  废水水样在不同用量DPA150作用下的沉降曲线
 
图2  废水水样在不同用量PAM-I作用下的沉降曲线
 
图3  废水水样在不同用量PHP-IV作用下的沉降曲线
 
图4  废水水样在不同用量SH930作用下的沉降曲线
 
图5  废水水样在不同用量3#絮凝剂作用下的沉降曲线
 
    从图1~图5沉降曲线可以看到,DPA150、PMA-I、PHO-IV、SH930、3#絮凝剂这5种药剂在同等用量条件下对废水水样的沉降效果差别不大,它们之间并没有非常明显的差别,在不加这些药剂时,其沉降曲线平缓,表明废水沉降很缓慢,但当加上这些药剂少量时,其沉降曲线突然变得很陡,表明其沉降效果非常明显,废水很快沉清。而加入FeCl3看不到明显的沉降加速效果。
 
    试验研究表明,本试验研究选用的絮凝剂除FeCl3外,其它的5种药剂即DPA150、PMA-I、PHO-IV、SH930、3#絮凝剂均可作为凡口选矿废水的加速沉降澄清药剂,而FeCl3不能作为凡口选矿废水的加速沉降澄清药剂。
 
    三、废水沉降药剂对铅浮选影响试验研究
 
    凡口铅锌矿的浮选工艺中,铅的浮选包括铅的快速浮选和铅锌混合浮选,所谓快速浮选是原矿磨矿粒度为-0.074mm粒级占85%时进行浮选,浮出部分品位高粒度粗的方铅矿。本研究只讨论废水对铅的快速浮选的影响,包括粗选和精选。
 
    (一)废水沉降药剂对铅快速粗选影响试验研究
 
    为了探索上述6种废水沉降药剂对铅浮选的影响效果,将6种沉降药剂分别以0,2.5,5,7.5g/t等不同用量加入到一定量的50%的废水水样中(废水:清水=1∶1),经沉降处理后,澄清液作为浮选作业的调浆水和冲泡水,进行铅快速粗选对比试验研究,试验工艺流程见图6,试验结果见表4。
 
图6  粗选试验流程
 
表4  不同用量沉降药剂对铅快速粗选、铅粗选对比试验研究
药剂种类
药剂用量/(g·t1
铅快粗泡
铅粗泡
品位/%
回收率/%
品位/%
回收率/%
DPA150
0
2.5
5
7.5
30.10
28.18
27.30
25.97
71.60
70.04
73.36
73.68
21.29
21.15
21.49
19.64
84.98
82.53
84.92
83.94
PMA-I
0
2.5
5.0
7.5
30.10
27.65
27.29
24.24
71.60
72.48
71.01
73.63
21.29
20.25
20.75
18.50
84.98
85.16
84.55
86.61
PHO-IV
0
2.5
5
7.5
30.10
28.00
27.20
25.17
71.60
73.10
72.60
74.34
21.29
20.29
20.48
19.72
84.98
85.71
85.44
85.83
SH930
0
2.5
5.0
7.5
30.10
30.50
29.20
26.79
71.60
71.55
74.49
75.85
21.29
22.62
21.31
20.25
84.98
83.46
84.51
85.20
3#絮凝剂
0
2.5
5.0
7.5
30.10
28.40
27.38
26.05
71.60
80.89
78.77
76.67
21.29
19.71
20.03
19.01
84.98
87.04
87.22
87.43
FeCl3
0
25
50
100
30.10
26.20
24.78
22.10
71.60
71.02
72.42
68.75
21.29
18.96
16.64
14.40
84.98
83.03
84.39
82.84
                                      
    由表4中数据对比可以看到:FeCl3对铅浮选的影响效果最为明显,随FeCl3用量的增加,铅粗泡品位急剧下降,其次是DPA150、PMA-I、PHO-IV3种药剂,当废水沉降药剂由0g/t增加至7.5g/t时,铅品位下降3%~6%,回收率变化超过2%,由此可见,这4种废水沉降药剂对铅浮选产生较大的影响。
 
    本次试验选用的3#絮凝剂和SH930絮凝剂,在用量低于5g/t时,对铅粗选的影响相对较小,两者对铅粗选的影响差别不明显,需要进一步做铅快速精选试验研究,才可以确定最佳的药剂品种。
 
    (二)3#絮凝剂和SH930铅快速精选对比试验
 
    铅快速粗选的试验选定了3#絮凝剂和SH930作为废水的沉降药剂,为了进一步评估它们对铅浮选的影响效果,需要进一步做铅快速精选的对比试验。将配置好的3#絮凝剂和SH930分别以不同用量加入到50%的废水水样中,经沉降处理后,澄清液作为浮选作业的调浆水和冲泡水,浮选工艺流程见图7。这两种絮凝剂对快铅精矿品位和回收率的影响曲线见图8、图9。
 
图7  铅快速精选试验流程
 
图8  3#絮凝剂和SH930对快铅精矿回收率的影响曲线
 
图9  3#絮凝剂和SH930对快铅精品位的影响曲线
 
    由图8、图9的对比曲线可以看到,3#絮凝剂的品位和回收率均在SH930曲线的上方,表明其精矿品位和回收率均优于SH930的,可见,3#絮凝剂对铅的浮选影响比SH930的要小,因此,3#絮凝剂和SH930这两种沉降药剂以选择3#絮凝剂为好。
 
    铅快速精选试验还表明,当废水中絮凝剂用量超过2.5g/t后,在铅快速精选作业中,絮团现象较严重,影响铅的浮选与富集效果,但若采取适当的处理措施,如加大石灰、DS用量,或用清水冲泡,则可减少对铅快精矿质量的影响,获得接近清水的试验指标。
 
    四、结论
 
    通过对一系列废水处理药剂DPA150、PMA-I、PHO-IV、SH930、3#絮凝剂、FeCl3的沉降试验及其对铅浮选影响对比试验研究,可以得出如下结论:
 
    (一)本试验选用的6种废水沉降药剂除FeCl3沉降效果差外,其它几种沉降效果都较好,而且它们的沉降效果差别不是很明显,并随沉降药剂用量的增加,沉降效果愈佳。
 
    (二)铅快粗选和铅粗选对比试验表明:3#絮凝剂和SH930,当用量低于5g/t时,对铅粗选的影响较小。而PMA-I、DPA150、DPO-15、FeCl3四种药剂对铅浮选影响较大,主要影响是随其用量的增加,铅品位下降较大(3%~6%),铅回收率变化大(超过2%),尤其是当有机药剂用量超过2.5g/t后,随絮凝剂用量增加,泡沫颜色变浅、含杂较多。严重影响产品品位和回收率,应尽量避免使用此类沉降药剂。
 
    (三)铅快速精选表明:3#絮凝剂的效果要优于SH930的效果,主要表现为,同等条件下,其精选获得的产品质量和回收率要高于对方。
 
    (四)通过对废水沉降用药剂及其对后续浮选利用试验研究,凡口选矿废水沉降用药剂可以有较多选择,但都对后续浮选利用产生明显的影响,相对而言,本试验选用的6种絮凝剂中,以3#絮凝剂对铅的浮选影响最小,可以有选择的少量使用。
 
 
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